《蒸发浓缩设备》PPT课件.ppt
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1、1,第八章 食品浓缩机械与设备,2,本章主要内容,真空浓缩设备的分类和选择单效真空浓缩设备(中央循环管式浓缩锅)膜式蒸发浓缩设备(升膜式蒸发器、板式蒸发器)多效蒸发真空浓缩装置的辅助设备,重点:真空浓缩设备的选择、中央循环管式浓缩 设备、升降膜式蒸发浓缩设备,多效蒸发效数的限定;难点:中央循环管式浓缩设备的工作原理。,3,蒸发是将稀溶液加热沸腾,使溶剂气化而将溶液浓缩的过程。食品工厂生产的原料或半成品中,如果蔬汁液及牛奶等,一般含有大量的水分(约7590左右),而有营养价热敏性很强的物质,制成成品时,既要提高其浓度,又要保存食品溶液原有的色、香、味,所以对食品溶液进行浓缩,是一个比较复杂的过程
2、。对其工艺流程的设计、设备的选型、制造加工和具体操作均有较高的要求。随着科学技术的发展,食品溶液的浓缩趋向于低温、高速、连续。,4,1、平衡浓缩:是利用两相在分配上的某种差异而获得溶质和溶剂分离的方法。2、非平衡浓缩:利用半透膜来分离溶质和溶剂的过程,即两相用半透膜隔开,因此,分离不是靠两相的直接接触,故称非平衡浓缩。3、蒸发:将稀溶液加热沸腾,使溶剂汽化而将溶液浓缩的过程。,一、有关概念,第一节概述,5,1)热能的供应:它包括维持沸腾的温度、补充因溶剂汽化所带走的热量、设备消耗的热量等;2)溶剂蒸汽的排除;,蒸发过程的完成有两个必要条件:,6,浓缩目的:(1)作为干燥的预处理,以降低产品的加
3、工热耗。(2)提高产品质量。(3)提高产品的保藏性。(4)减少产品的体积和重量,便于运输。(5)浓缩用作某些结晶操作的预处理。(6)提取果汁中的芳香物质。,7,1.按压力分 常压浓缩设备和真空浓缩设备 常压浓缩设备:蒸发面为常压,溶剂气化后直接排入大气。特点:设备结构简单、投资省、维修方便,但蒸发速率低,能量损耗大,易破坏物料中营养成分。,二、浓缩设备的分类,8,真空浓缩设备:溶剂从蒸发面上气化后处于负压状态。优点:加热蒸汽与沸腾液体之间的温度差可以增大;可利用压强较低的蒸汽作为加热介质;使浓缩设备的热损失减少。缺点:增加附属设备及动力,成本高;热量消耗大。,9,2、按蒸汽利用的次数分:单效浓
4、缩设备:一次利用双效浓缩设备:二次利用多效浓缩设备:三次或三次以上利用带有热泵的浓缩设备:热泵再次加热利用,10,电加热夹层锅,可倾式夹层锅,11,实际使用中,可针对加热粘稠性物料的适应性和提高热交换效率,可在锅体上方或下方增设浆式或与锅底弧形相同的锚式搅拌器,转速为110r/min,一般不超过20r/min。,不锈钢搅拌夹层锅,12,反应锅回流装置,带搅拌真空夹层锅,13,ZN型真空减压浓缩罐,本设备主要用于对中草药材通过热回流提取有效成份。作简单改造后亦可用作药液的减压浓缩、酒精渗漉、酒精回收等工艺。,14,WZ 11 500-2000系列双效浓缩器(能回收酒精),本设备适用于中药、西药、
5、葡萄糖、酿酒、淀粉、口服液、化工、食品、味精、乳品等热敏性物料的低温真空浓缩。用户可根据浓缩量大小,来选用技术参数中系列浓缩器。1.本浓缩器采用二效同时蒸发,二次蒸汽得到充分利用既节省了锅炉的投资,又节约能耗,能耗与单效浓缩器相比降低50%;2.本设备采用外加热自然循环与真空负压方式,蒸发速度快,浓缩比重大。液料在全密封中无泡沫浓缩,用本设备浓缩出来的药液,具有无污染,药味浓。清洗方便(打开加热器的上盖即可);3.本设备与液料接触部位均采用(OCr19Ni9)不锈钢制成,符合GMP标准。加热器、蒸发器、外加保温,保温层用花纹不锈钢薄板,设备在车间显得更为豪华美观。,15,0-5000系列三效节
6、能外循换环真空浓缩器(能回收酒精),本浓缩器适用于中药、西药、葡萄糖、淀粉、味精、乳品、化工等溶液的浓缩,尤其适用于热敏物料的低温真空浓缩。用户可根据实际情况来选。1.本浓缩器采用外加热式自然循环式与负压蒸发方式,具有蒸发速度快,浓缩比重大,可达;2.本浓缩器采用三效同时蒸发,二次蒸汽得到反复作用,既节省了锅炉的投资,又节约能源消耗,耗能与单效浓缩器相比降低70%,不到一年用户可从节约能费中收回本浓缩器的全部投资。3.多功能操作特点:可以回收酒精浓度80%左右。一效、二效、三效可以反复并锅收膏。可以间歇连续进料。,16,3、按料液的流程分:单程式:循环式:自然循环和强制循环4、按料液分布状态分
7、:薄膜式:分散成薄膜状,蒸发面大,蒸发快。它分为升膜式、降膜式、升降膜式、片式、刮板式和离心式薄膜蒸发器。非膜式:大蒸发面。它按料液管路中流动,管路又分为盘管式浓缩器、中央循环管式浓缩器,17,薄膜式:刮板式 升膜式 管式薄膜蒸发器:降膜式 离心式 升降膜式 板式非膜式:中央循环管式蒸发器 外加热式 盘管式 带搅拌的夹套加热式,18,WZN型外循环浓缩锅,组合式外循环浓缩锅的蒸发室设有两段蒸汽夹层,可根据液位高低使用上下夹层送气加热,能制造大比重的浸膏。,19,蒸汽加热导热油循环加热反应锅,电加热不锈钢反应锅,20,多功能刮板浓缩罐,本设备由浓缩罐主体、冷凝器、冷却器、受液桶等组成、可用于制药
8、、食品、化工等行业各种物料的反应、提取、渗漉、回流减压浓缩,回收溶媒及芳香油提取等多种工艺,真正做到了一罐多能,所以本设备为厂家设备改造及更新之首选。,21,BM2.2-60系列薄膜蒸发器,薄膜蒸发器由蒸发器、汽液分离器、预热器三个主要部件和一只简易分离器组成,蒸发器为升膜式列管换热器。该蒸发器具有生产能力大、效率高、物料受热时间短等特点,适用于制药、食品、化工等行业的稀溶液浓缩.如浓缩物料有颗粒状或晶体析出,可为用户提供降模式蒸发器。,22,1、物料自身的特性热敏性:酶、番茄酱等后果:失活,色泽和风味改变,产品质量降低。措施:低温短时,各种薄膜式或真空度较高的蒸发浓缩器结垢性:后果:积垢热阻
9、蒸发效能停产措施:高速流防止积垢生成,采用流速大的升膜式,第二节 真空浓缩设备,一、真空浓缩设备的选择,23,或强制循环的蒸发设备,或电磁防垢、化学防垢,易于清洗。发泡性:浓缩液中产生大量气泡后果:溶液损失、产品损耗;污染其它设备,停产。措施:增加流速,高速流冲破泡沫。降低二次蒸汽流速,防跑泡现象或设法分离回收泡沫,消除发泡。管内流速很大的升膜式或强制循环、长管薄膜式结晶性:晶体析出;是否需要搅拌装置或强制循环,24,结晶性后果:浓度增加时晶粒析出传热措施:夹套带搅拌浓缩器或强制循环粘滞性:后果:浓度增大 粘度增大 流速 传热措施:选用强制循环,刮板式或降膜式腐蚀性措施:不锈钢、石墨加热管或耐
10、酸搪瓷夹层蒸发器,25,2、满足工艺要求:如浓缩比,浓缩比的收缩率,能否保持溶液特性;3、传热效果好,传热系数高,热利用率高;4、结构合理紧凑,操作清洗更换方便,且安全可靠,26,5、尽可能小的功率消耗,如搅拌动力或真空动力消耗等6、合理选择材质和制造维修方便;7、符合食品卫生法要求;8、有一定的安全防护措施;,27,二、单效真空浓缩设备,(一)特点1、真空下蒸发浓缩,配有抽真空装置;2、蒸汽一次利用,热能利用率高,但是二次蒸汽未充分利用;3、结构简单,操作方便,传热系数高,操作控制容易;,28,4、传热面积小(管道),生产能力低,料液循环差,盘管表面易结垢。5、清洗困难。(二)应用 果酱、果
11、汁和炼乳等生产中。,29,(三)中央循环管式浓缩锅,工作原理 由于传热产生重度差,形成了自然循环,液面上的水汽向上部负压空间迅速蒸发,从而达到浓缩的目的。,30,(三)中央循环管式浓缩锅,基本结构1)锅体:锅底、加热室蒸汽容纳空间2)加热器体:中央循环管(截面积为总面积的40%100%)和上下管板及加热管束(直径25mm75mm),31,液料在管内流动而加热蒸汽在管束之间流动。3)管道(口):真空系统、料液进出口、不凝气出口、冷凝水出口、二次蒸汽出口,32,4)蒸发室:蒸发室是指料液液面上部的圆筒空间。料液经加热后汽化,必须具有一定高度和空间,使汽液进行分离,二次蒸汽上升,溶液经中央循环管下降
12、,如此保证料液不断循环和浓缩。蒸发室的高度,主要根据防止料液被二次蒸汽夹带的上升速度所决定,同时考虑清洗、维修加热管的方便,一般为加热管长度的1.11.5倍。5)附件:人控、仪表、取样口及视镜等。,33,加热室中不凝缩气体的排除:,加热蒸汽热交换后,放掉热,而冷凝成水,从下面排出。如上图所示,可是蒸汽中有一部分气体是混入的空气或氨等不凝缩气体,不能排除。如果不及时排除。会在加热室内愈积愈多,严重影响热效率,在A处放出轻的不凝气;B处放出重的不凝气。排出位置的选择很重要,视不凝气积聚于何处而定,此管可接在真空系统。,34,蒸汽中混入不凝气体的原因有三:,锅炉水中混人溶解着空气和其它气体、(若用的
13、是冷凝水就不存在此情况)。如果用河水或井水,可以用开口炉烧开后再人锅炉,可去除大部分多气。因在真空下操作,有空气从接头处漏人,造成二次蒸汽中混入不凝性气体。如果是多效系统。则应注意料液中往往也会有溶解着的不凝气体,有时甚至还含有对材料具腐蚀性的恶性气体,更应及时排除。这些不凝性气会形成薄膜,包住加热管。因为气体不是好的热导体,加热蒸汽需通过它才能与壁内溶液进行热交换;因而传热效果就低了。,35,(四)盘管式单效真空浓缩装置,36,盘管式真空浓缩锅,37,1.用途和特点,盘管式蒸发器适用于牛奶、果汁、蔬菜汁、豆浆、葡萄糖溶液等热敏性物料在真空条件下进行低温浓缩,也可供医药、化工等部门浓缩物料之用
14、。,38,盘管式蒸发器具有以下优点:蒸发强度高,每平方米传热面积每小时蒸发量可达100kg以上,其原因是传热温度差较高;操作方便,容易掌握;易损件少,维护简单;每一批的产品质量均匀一致;设备制造工艺简单,使用钢材少。,39,其缺点:,间歇操作,生产效率低;物料受热时间长,影响产品质量;料液循环差,传热系数低;由于是单效、间歇操作,蒸汽消耗量大,蒸发1kg水耗蒸汽在1.1kg以上;冷却水用量大;盘管表面易结垢,且洗涮不方便。二次蒸汽未能很好利用,仅适用于中小型工厂。,40,2.结构原理,工作原理 在设于蒸发器锅体下部的环形盘管内,通入加热蒸汽,此蒸汽冷凝放热通过盘管传给锅体内的料液,使料液沸腾蒸
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